開(kāi)啟新視覺(jué)體驗(yàn)

人類之所以能夠看到色彩，歸功于視網(wǎng)膜中的三種不同類型的光感受體——視錐細(xì)胞。每種視錐細(xì)胞對(duì)特定波段的光敏感：S型感應(yīng)藍(lán)光，M型感應(yīng)綠光，L型感應(yīng)紅光。

然而，在正常的彩色視覺(jué)中，任何能激活M型視錐細(xì)胞的光，也幾乎總會(huì)同時(shí)激活相鄰的L型或S型視錐細(xì)胞。這是因?yàn)镸型細(xì)胞的感光波段正好位于L型與S型之間，且與它們大幅重疊。這引發(fā)了一個(gè)耐人尋味的問(wèn)題：如果只激活M型視錐細(xì)胞，人眼會(huì)看到什么？會(huì)是一種超越自然的極致綠色嗎？

為探索這個(gè)問(wèn)題，光場(chǎng)相機(jī)的發(fā)明者，吳義仁（Ren Ng）教授及其團(tuán)隊(duì)，利用微劑量激光瞄準(zhǔn)并激活單個(gè)光感受體的技術(shù)，讓人眼首次見(jiàn)識(shí)到了一種自然界中不存在的新顏色。他們將這種顏色命名為 “olo”，并描述其為“前所未有、飽和度極高的藍(lán)綠色”。與之相比，哪怕是自然界最飽和的顏色，也顯得蒼白無(wú)力。

這項(xiàng)研究成果已于近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

Oz系統(tǒng)：用激光“繪制”新色彩

吳教授的靈感源于一種名為Oz的新型圖像顯示平臺(tái)，由視光與視覺(jué)科學(xué)教授奧斯汀·魯爾達(dá)（Austin Roorda）研發(fā)。Oz系統(tǒng)通過(guò)微劑量激光的精確控制，可以單獨(dú)刺激人眼中的光感受器。Roorda稱這項(xiàng)技術(shù)為“觀察視網(wǎng)膜的顯微鏡”，并已被用于眼科疾病研究。

“Oz”這一名稱也頗具象征意義。正如《綠野仙蹤》（又名《奧茲國(guó)的魔術(shù)師》，

The Wonderful Wizard of Oz

然而，要讓人類真正感知到一種全新的顏色，僅僅激活單個(gè)視錐細(xì)胞遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他們需要同時(shí)精準(zhǔn)激活成千上萬(wàn)個(gè)。因此，吳教授與Roorda及其團(tuán)隊(duì)對(duì)Oz進(jìn)行了升級(jí)，使其能夠在視網(wǎng)膜上刺激由約1000個(gè)視錐細(xì)胞組成的小區(qū)域，以產(chǎn)生足夠強(qiáng)烈且有組織的信號(hào)，誘發(fā)新的視覺(jué)感知。

如何制造前所未見(jiàn)的顏色

為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)刺激，研究人員首先需要繪制每名參與者視網(wǎng)膜上的S、M、L三種視錐細(xì)胞的詳細(xì)排列圖。借助一種先進(jìn)的光學(xué)成像技術(shù)，他們成功識(shí)別出每一個(gè)單獨(dú)的視錐細(xì)胞。

Oz軟件獲取一張彩色圖像（左），然后計(jì)算出視網(wǎng)膜上需要激活哪些視錐細(xì)胞才能讓人看到這張圖像（中），再計(jì)算出需要傳送到視網(wǎng)膜以激活這些視錐細(xì)胞的激光微劑量的模式（右）。（圖/James Carl Fong）

在此基礎(chǔ)上，Oz系統(tǒng)根據(jù)個(gè)體視網(wǎng)膜地圖，利用激光快速掃描一小塊目標(biāo)區(qū)域。每當(dāng)光束照射到需要激活的視錐細(xì)胞時(shí)，會(huì)發(fā)出微弱的能量脈沖；如果不是目標(biāo)視錐細(xì)胞，激光則保持關(guān)閉。

雖然激光本身只有一種顏色（接近綠色激光筆的色調(diào)），但通過(guò)精準(zhǔn)地激活不同組合的S、M、L型視錐細(xì)胞，系統(tǒng)可以欺騙視覺(jué)系統(tǒng)，呈現(xiàn)出完整的彩色圖像，甚至創(chuàng)造出此前從未體驗(yàn)過(guò)的新色彩。

初見(jiàn)“olo”：前所未有的視覺(jué)震撼

在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究人員在五位受試者身上測(cè)試了升級(jí)版Oz系統(tǒng)。他們只刺激受試者一只眼睛的一小個(gè)小區(qū)域的M型視錐細(xì)胞，另一只眼睛則保持閉合。

受試者紛紛報(bào)告，他們看到了一種“比以往任何顏色都更強(qiáng)烈的藍(lán)綠色”，研究團(tuán)隊(duì)將這種新顏色命名為olo。在自然界，我們能體驗(yàn)到的最飽和的顏色是單色的，綠色激光筆發(fā)出的光就是一個(gè)例子。

進(jìn)一步的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究人員引導(dǎo)激光輕微“抖動(dòng)”，使光脈沖稍稍偏離目標(biāo)，擊中隨機(jī)視錐細(xì)胞，而不僅僅是M型視錐細(xì)胞。結(jié)果表明，一旦偏離，受試者立刻不再看到olo，而是恢復(fù)為普通、偏黃的綠色激光光點(diǎn)，差異極其明顯。這一結(jié)果進(jìn)一步確認(rèn)了olo的獨(dú)特性。

更深遠(yuǎn)的意義

Oz不僅為人類帶來(lái)了一場(chǎng)視覺(jué)奇跡，更打開(kāi)了探索視覺(jué)系統(tǒng)奧秘的新大門。研究人員指出，許多導(dǎo)致視力損害的疾病源于視錐細(xì)胞的喪失。通過(guò)逐一激活感光細(xì)胞，Oz系統(tǒng)可以在健康個(gè)體中模擬視錐細(xì)胞退化，為疾病機(jī)制研究提供新的工具。

此外，團(tuán)隊(duì)也在探索，Oz是否能幫助色盲患者體驗(yàn)完整色譜，甚至模擬出人類原本不具備的“四色視覺(jué)”能力。更宏觀地，這項(xiàng)技術(shù)提出了一個(gè)深刻的問(wèn)題：如果擴(kuò)展人類的感官輸入，人腦能否理解并欣賞這些全新的體驗(yàn)？

吳教授總結(jié)道：“我們發(fā)現(xiàn)，不靠投影圖像，僅通過(guò)刺激感光細(xì)胞，就能重建乃至擴(kuò)展人類的視覺(jué)體驗(yàn)。我相信，人腦擁有驚人的適應(yīng)力，能夠理解并接納這些全新的輸入。”

#參考來(lái)源：

https://news.berkeley.edu/2025/04/22/scientists-trick-the-eye-into-seeing-new-color-olo/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1052

#圖片來(lái)源：

封面圖&首圖：stocksbydpm / Pixabay